SU717682A1 - Способ освещени и фотографировани следов зар женных частиц в трековых камерах - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к экспериментальной  дерной физике и может быть применено дл  изучени   дерных взаимодействий и свойств зар женных частиц. Известен способ фотографировани  следов в трековых камерах путем просвечивани  ее объема двум  взаимно перпендикул рными лазерными пучками и регистрации двух картин дифракции далекого пол  с дальнейшим извлечением информации из них с помощью когерентной системы обработки 1. Способ предполагает фиксацию дифракционных картин с низкими значени ми контраста. При этом значительную роль играют помехи, источниками которых могут служить несовершенства оптики и камерйых стекол, а также пылинки в большом диапазоне рассто ний. Близко расположенные элементы,трека дают перекрывающиес  дифракционные картины. Это ведет к ухудшению качества получаемой информации. Кроме того, фиксаци  картин далекого пол  производитс  на больщом удалении L от камеры (оптимальное значение L 10 м дл  пузырьков размером 0,5 мм). Это обусловливает больщую громоздкость устройства (необходимо учесть, что регистраци  на таком рассто нии ведетс  в двух взаимно перпендикул рных направлени х), котора  не всегда возможна в реальных экспериментальных услови х (например, при работе камеры в зазоре магнита). Картины дифракции Фраунгофера регистрируютс  на пластинках, покрытых фотоэмульсией с труднодостижимыми параметрами и со значительными размерами, соответствующими величине сечени  просвечивающего камеру лазерного пучка или превыщающими ее. Перечисленные обсто тельства, а также несовершенство существующих когерентных систем обработки изобра кений усложн ет практическое воплощение способа. Известен также способ регистрации следов частиц, по которому объем камеры освещают двум  коллимированными пучками лазерного света, проецирующими следы частиц на фотоматериал через масштабирующие объективы, установленные в области дифракции Френел  (ближнее поле) 2. Это позвол ет фиксировать теневые проекции треков с высоким контрастом. Тенеграммы , получаемые на стандартных фотопленках , обмер ют на существующих установках обработки фильмовой информации. Реализаци  спрсоба затрудн етс  необЩгШшшжЪрймёйёнййвысококачественных масштабирующих объективов больй ого светового диаметра (т. е. уникально астрокомической оптики). : . J „ Ближайшим по техническому решению к предлагаемому  вл етс  способ оСТвёЩейи  и; фотографир1)ВЯн1Р{  ГлёДйВ ёарйЖеШьгх Частиц в трековых камерах, по которому следы частиц с помощью параллельных световых лучей проецируют на экран и фотографируют с него тени, образуёмьгё элементами следов 3. Удаление экрана от следа в этом способе огранйчиваетс  допустимыми размыванием теней элементов следа за счет реально существующей расходимости световых лучей, а также размыванием и ухудщением контраста теней элементов следа вследствие дифракционных  влений. Способ позвол ет избежать искажени  светлопольных проекций следов, возникающих, например, при их фотографировании с пойощью зеркальных параболоидов вращени , фокусирующих свет, прошедший сквозь камеру, в объективы фотоаппаратов. . Недостатки способа св заны с необходимостью пропускани  световых пучков больЦГотошзпер ечтюгоразйера сквозь все стенки камеры (выполненной, напрШёр, в виДе -йгртеоугбльного парлЛёЖпйпедГ со всеми гран ми из оптического стекла высокого j качества) 3fГЙда ТТШййбШу-гЩ камерь элементами системы освещени  и фотографировани  и невозможности размещени  вблизи от камеры другого оборудовани , что загрудн ет услови  проведени  экспериментов. Применение способа налагает также серьезные ограничени   на размеры камеры во всех направлени х (за счет невозможности удалени  экранов на рассто ний 0,5 м от следа), чем значительно уменьшаетс  возможна  эффективность работыкамерь, достигаема  обычно за счет выт нутости ее по пути движени  частиц (особенно в случае газонаполнённь1х камер), а также ухудшаетс  точность определени  импульсов частиц при работе в магнитном поле. Задача изготовлени  каморы, полностью прозрачной во всех напра влёнй х практически почти неразрешима (особейно в случае камер Вильсонаи пузырьковых камер с громоздкими Механизмами изменени  давлени  внутри камер) Все это делает способ трудно осуществимым и ограничивает возможнбстй его реализации в физическом экс°ti WHfev;;;77 Т - - -, «....,.,-.-.-,,-, Целью изобретейи   вл етс  уЙрбЩбйие способа без ухудшени  качества получаемой информации. Поставленна -цель достигаетс  тем, что в способе освещени  и фотографировани  проекций следов частиц в трёковЖ камерах, при котором следы частиц с помощью парадлельных световых лучей проецируют на экран и фотографируют с него тени, образуемые элементами следов, создают с помощью лазеров, излучающих в разных диапазонах длин волн, и телескопических устройств , пучки параллельных- лучей разного цвета, направл ют их через две противойоложные стенки каМерь на один экран и раздел ют при фотографировании с помощью светофильтров теневые проекции следов , соответствующие разным направлени м освещени . - В предлагаемом способе, в отличие от известного, световые пучки сход тс  на одном экране, что ведет к упрощейию системы освещени  и фотографировани , а также к освобождению значительного пространства вокруг Камеры дл  другой экспериментальной /техники. Снимаютс  ограничени  на размеры камер в двух направлени х, что расщир ет возможности их применени  в физических экспериментах. Значительно упрощаютс  конструктивные требовани  к каттерам в св зи с переходом к одной паре оптически прозрачных стенок. Предлагаемый способ легко реализуетс  в устройствах дл  фотографировани  трековых камер любых типов. При ЭТОМполупрозрачный экран может выполн ть роль одной из стенок камеры. Известйо, что дл  получени  полйой информации о пространственном расположении объекта нет необходимости фиксировать три его проекции на взаимно перпендикул рные плоскости. Обычно достаточную точность восстайовлёни  координат следов частиц обеспечивают две фотографические проекции (стереопара) при угле между ними 10 - 30°. В предлагаемом способе также следует считатьоптймальньщ использование двух коллимировайнах световых пучков, один из которых направл ют перпендикул р- но к экрану, а другой под углом 10 - 30° к первому. Косоугольность второй проекции легко учитываетс  при расчете пространственного расположени  трека. Вместе с тем, способ позвол ет примен ть дл  9свещени  объШа ШMepia иТри йучка С углами между их ос ми от нескольких градусов до пр мого и. более, т.е. позвол ет работать с трем  пр моугольными проекци ми, как это делаетс  в известном способе. Таким образом, способ относительно Прост и Не ухудщ аёт каЧёСТра получаемой информации. Возможна модификаци  способа, по которому камёрубевШё1бт йоллимировалными световыми пучками со взаимно ортогональной пол ризацией, а разделение проекций следов при фотографической регистрации осуществл ют с помощью пол ризационных светофильтров.

Кроме того, возможна така  модификаци  способа, при которой тени следов проецируют не иа пропускающий рассеивающий экраи, а на диффузно-отражающий, фотографирование же ведут со стороны падени  иа экраи световых лучей.

Этот вариант способа обеспечивает еще большую компактность соответствую п/их устройств. Он наиболее применим в случае использовани  стримериой камеры, так как фотографирование с экрана ведетс  на фотопленку низкой чувствительности, и регистраци  теневых проекций следов возможна пр мо через объем камеры без искажений за счет фоновой засветки излучением стримеров (фоторегистраци  собственного слабого свечени  стримеров требует применени  фотоматериалов наивысшей чувствительности).

На фиг. 1 показана схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; иа фиг. 2 - изображени  теневых проекций треков / -частиц в стримерной камере, полученные фотографированием с воскового пропускающего (вертикальные линии - проволочки электродов). Устройство включает в себ  два импульсных источника световых лучей разного цвета (или со взаимно ортогональной пол ризацией ) 1 и 2, объектив 3, камеру 4, рассеивающий пропускающий экран 5, светофильт-. ры б и 7 и фотоаппараты 8 и 9.

Объективом 3 лучи света от источников 1 и 2 коллимируютс  в два световых пучка, которые под углом друг к другу пропускают сквозь рабочий объем трековой камеры 4, в результате чего на экране 5 образуютс  тени элементов следов частиц. Эти изображени  фотографируют с экрана фотоаппаратами 8 и 9 через светофильтры 6 и 7, каждый из которых пропускает свет, соответствующий по цвету или состо нию пол ризации свету, испускаемому одним из источников 1 или 2. На фотопленках получают раздельные изображени  Двух теневых проекций следов, соответствующих выбранным направлени м освещени  камеры.

В качестве источников света предпочтительно примен ть импульсные лазеры, излучение которых легко коллимируетс  в пучки с относительно малой расходимостью. Эти обсто тельства, а также когерентность лазерного света позвол ют получать более контрастные тени элементов следов, чем при использовании других источников света.

Ниже приведены примеры осуществлени  предлагаемого способа.

Пример 1. Источники света: лазер на рубине ОГМ-20 (длина волны излучени  Я, 694 им) и лазер на неодимовом стекле, с удвоением частоты излучени  А, 530 им). Излучение лазеров расшир лось с помощью отрицательных линз с фокусным рассто нием F -65 мм. Два коллимированиых световых пучка с углом между ними а 24°

формировались двум  объективами со световым диаметром D 150 мм и F 1600 мм. Световые пучки пропускались сквозь стримерную камеру с рабочим объемом 150 X X 150 X 50 мм и попадали на направленно рассеивающий восковой экран с толщиной сло  воска 0,3 мм, установленный в 7 см от камеры. Фотографирование производилось двум  фотокамерами «Зенит-Зм с объективами «Гелиос-44 иа фотопленку ФПГВ2 с чувствительностью So,8 5 0,1 ГОСТ и 0 разрешающей способностью . Светофильтры красное стекло КС-10 с коэффициентами поглощени  ki ( 530 им) 10 мм и b (А 690 им) 0,016 мм-; сине-зеленое стекло СЗС-22 с ki (Л 530 нм) 0,048 мм и Ь (Л 690нм)г 3,6 .

Пример 2. Источники света: два лазера на органических красител х родомин С (л 630 нм) и кумарин (К 440 .нм), накачиваемые двум  азотными импульсными 0 лазерами АИЛ-3. Светофильтры: сине-зеленое стекло СЗС-22 с коэффициентами поглощени  ki (Л 440 нм) 0,007 и k (А; 630 нм) 1,34 цм . и оранжевое стекло OC-I2 с ki (Л 440 им) 10 и k, (Л 630 нм) 0,012 мм . Фотопленка «Изопахром- 18 (So,85 120 ед. ГОСТ, R 300 ). Остальные элементы - те же, что в примере 1.

Пример 3. Источник света: рубиновый лазер ОГМ-20. Излучение лазера расщеп0 л лось на два пуча со взаимно ортогональной пол ризацией с помощью пол ризационной призмы-разветвител . Пропускающий рассеивающий экран выполнен из матированного стекла, не вызывающего депол ризации света. Перед фотоаппаратами устанавливались пол ризационные светофильтры. Остальные элементы те же, что и в примере 1. Во всех случа х получены снимки теневых проекций треков частиц от источника °Sr. На каждом из двух снимков, полученных одновременно, отчетливо видна одна проекци , выбираема  с помощью светофилыгра (см. фиг. 2).

Использование предлагаемого способа позвол ет относительно легко осуществить фотографическую регистрацию с одного экS рана всех необходимых теневых проекций следов частиц, образуемых параллельными световыми лучами, проход щими сквозь объем трековой камеры. При этом способ не налагает ограничений на размер камеры JJ в направлении прохождени  частиц, что позвол ет использовать камеру с высокой эффективностью , сокращать врем  на выполнение эксперимента, улучшить точность определени  импульсов частиц при работе камеры в магните.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   1. Способ освещени  и фотографировани  следов зар женных частиц в трековых X

   камерах, при котором следы частиц с помощью параллельных световых лучей проецируют на экран и фотографируют с него тени, образуемые элементами следов, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  способа, созДа ют с помощью лазеров, излучающих в разных диапазонах длин волн, и телескопических устройств, пучки параллельных лучей |эазного цвета, направл ют их через дйепротй вбпбложнь1е стенки камеры на один экран и раздел ют при фотографировании с помощью светофильтров теневые проекции слёДов,СобТветствующие разным направлени м освещени . 2 . Способ по п. 1, отличающийс  тем, что создают два коллимированных световых

   пучка со взаимно ортогональной пол ризацией , а разделение проекций следов при фотографировании осуществл ют с йомощью пол ризационных Светофильтров.

   3. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что используют диффузно-отражающий экран , а фотографирование ведут со стороны падени  на экран световых лучей. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе , 1. Авторское свидетельство СССР № 377721, кл. G 01 Т 5/06.
2. 2.N. S Kozlov, N.I. М., 140, № 1, pp. 125131 , 1977.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 158029, кл. G 01 В 15/22.